На на данный моментшний день невозможно представить промышленные объекты и коммунальное хозяйство без современных средств автоматизации с использованием современных достижений телематики и теории управления. Упрощаются логические измерительные схемы, которые дают принцип. возможность сделать существующие измерительные циклы более интеллектуальными, повышается надежность и эффективность приборов. При этих условиях необходимы счетчики и расходомеры, удовлетворяющие высокие, порой противоречивые требования:

высокая надежность и точность измерений на протяжении длительного промежутка времени;

большой динамический диапазон измеряемых расходов;

устойчивость к воздействию агрессивных сред;

экологическая безопасность;

принцип. возможность выдавать информацию в виде сигнала, который без помех можно передавать на большие расстояния;

энергонезависимое питание;

самотестирование с индикацией погрешностей;

принцип. возможность органического соединения с системами автоматического управления;

архивация данных о потребленной тепловой энергии, количестве энергоносителя, времени простоя теплосчетчика, сбоях в работе системы и др.

Метрологические характеристики теплосчетчиков определяются расчетными методами по характеристикам тех измерительных узлов, приборов и систем, на базе которых счетчики построены. Сложность в оценке погрешностей объясняется условиями эксплуатации таких приборов, необходимостью учета переменного состава и физ. свойств теплоносителя (наличие примесей), и т. п. [1].

В настоящее время достаточный опыт эксплуатации разнообразных типов теплосчетчиков накоплен монтажными организациями и фирмамипроизводителями. Проведение конференций и семинаров на базе научноисследовательских институтов, центров, организаций и предприятий также дает повод надеяться на то, что обмен опытом и возникновение новых контактов даст мощный толчок в развитии энергосберегающих технологий.

На данный момент времени для учета тепловой энергии наибольшее распространение получили теплосчетчики, в состав которых входят тахометрические, ультразвуковые, электромагнитные и вихревые расходомеры и счетчики. Теплосчетчики с тахометрическими первичными преобразователями одни из первых появились на рынке Украины. Они нашли широкое распространение благодаря своей простоте и относительно невысокой стоимости. Но при эксплуатации в местных условиях появился ряд факторов, которые ухудшают метрологические характеристики тахометрических приборов в первую очередь изза:

накопления ферромагнитных частичек на магнитной полумуфте крыльчатки, что приводит к возрастанию трения м. крыльчаткой и крышкой измерительной камеры;

появления на стенках измерительной камеры налета и твердых осадков;

износа осей и подшипников ротора или турбинки.

В настоящее время тахометрические преобразователи используются, главным образом, в квартирном учете холодной и горячей воды благодаря дешевизне, простоте обслуживания и наличию достаточной ремонтной базы. В теплосчетчиках их применение практически приостановлено.

Электромагнитные измерительные преобразователи расхода имеют высокую стабильность метрологических характеристик во времени, надежность при правильных условиях монтажа и эксплуатации. Важным преимуществом электромагнитных расходомеров перед другими является то, что они измеряют расход, используя результаты определения средней скорости потока по его эффективной площади, это делает показания независимыми от плотности, вязкости и температуры теплоносителя. Особенностями конструкций таких счетчиков сводятся практически к нулю потери давления, требуются минимальные длины прямых участков до и после приборов. Для них характерен широкий диапазон измерения, а за счет корректировки показаний в зависимости от условий эксплуатации, правильного выбора Ду преобразователя обеспечивается измерение расхода теплоносителя с достаточной точностью.

Основные недостатки:

уменьшение точности измерения при налипании осадков (магнетитов) на рабочие поверхности преобразователей расхода;

дестабилизация показаний счетчика (смещения нуля, появления систематических погрешностей и др.) изза блуждающих токов на трубопроводах [2];

измерение расхода лишь электропроводных жидкостей.

так же одним широко распространенным типом теплосчетчиков являются измерительные приборы с ультразвуковыми первичными преобразователями. Метод измерения ультразвуковыми расходомерами основывается на соотношении скоростей распространения акустических колебаний в неподвижной среде и самой среды. Многообразие параметров, которые зависят от скорости измеряемой среды, и предопределило большое количество способов измерения задержки прохождения сигнала от излучателя к приемнику и обратно. С дальнейшим развитием теплосчетчиков данного типа преимущество предоставляется тем приборам, метрологические характеристики которых не зависят от условий эксплуатации – температуры, давления, концентрации примесей и т. п. [3].

Преимущества ультразвуковых измерительных приборов довольно существенные:

сохранение техникоэксплуатационных характеристик во времени;

высокая точность измерения в широком динамическом диапазоне;

отсутствие подвижных и выступающих в поток измерительных элементов;

отсутствие потерь давления;

независимость показаний от изменения электропроводности среды;

низкое энергопотребление;

принцип. возможность бесконтактного измерения расхода жидкостей, в том числе агрессивных и загрязненных, и пульп;

принцип. возможность измерения расхода жидкостей в широком диапазоне диаметров условного прохода трубопроводов (15–1 600 мм);

принцип. возможность измерения расхода пара и газа;

принцип. возможность простой имитационной поверки без демонтажа первичного преобразователя с трубопровода.

есть ряд проблем, которые требуют серьезного изучения, а именно: работа ультразвуковых преобразователей при наличии несимметричных профилей изменения скорости, и работа при малых числах Рейнольдса (Re); необходимость учета зависимости скорости распространения звука от физикохимических свойств различных измеряемых сред. Наличие этих факторов приводит к необходимости применения в ультразвуковых расходомерах специальных методов и средств компенсации, использованию дифференциальных схем измерения (для выделения «слабого» полезного сигнала).

С развитием современных информационных технологий, достаточно большим накоплением опыта эксплуатации ультразвуковых расходомеров становится возможным устранение вышеприведенных проблем и стабилизация их метрологических характеристик, что значительно поднимет конкурентоспособность этих приборов.

В современной расходометрии также находят применение вихревые счетчики и расходомеры с телом обтекания.

Основными преимуществами вихревого метода измерения являются:

невысокая стоимость;

отсутствие вращающихся частей;

простота и надежность преобразователя расхода;

независимость показаний от давления и температуры;

линейность шкалы;

достаточная точность;

частотный измерительный сигнал;

стабильность показаний;

принцип. возможность создания несложных имитационных методов и средств поверки;

принцип. возможность измерения расхода пара и газа.

К недостаткам вихревых расходомеров относятся потери давления, которые для некоторых конструкций достигают 30–50 кПа, и ограничения возможности их применения: они непригодны при малых скоростях потока, поскольку при этом вихри не образуются, и при больших скоростях, когда вихри невозможно отделить друг от друга – этим объясняются трудности получения большого диапазона расходов; применение их для измерения расходов при больших и малых диаметрах трубопроводов также затруднительно; многие конструкции вихревых расходомеров непригодны также и для измерения расхода загрязненных и агрессивных сред, которые могут нарушить работу преобразователей выходного сигнала [2].

Направлением развития вихревой расходометрии является улучшение метрологических и эксплуатационных характеристик приборов, построение устройств с автоматической коррекцией характеристик по вязкости и температуре измеряемой среды на основе применения микроциклорной техники и с использованием как дополнительных датчиков температуры и вязкости, так и информативных свойств дорожки Кармана. Вообще, при определенных конструктивных решениях выходной измерительный сигнал первичного преобразователя может нести информацию как о температуре, так и о вязкости контролируемого потока [4].

В условиях дефицита энергоресурсов на Украине все шире используются приборы для их учета. При этом в последние годы наблюдается тенденция увеличения доли приборов ультразвукового типа, несмотря на их более высокую стоимость по сравнению с тахометрическими и вихревыми приборами. Так в Киеве в 2003 году впервые доля отечественных и зарубежных приборов ультразвукового типа среди всех установленных в этом году приборов превысила 50 %. Это объясняется, главным образом, их более высокими эксплуатационными и техническими характеристиками, в первую очередь надежностью и стабильностью характеристик во времени.

В дальнейшем необходимо направить усилия разработчиков и фирмпроизводителей на дальнейшее усовершенствование, улучшение метрологических характеристик и интенсивный поиск путей снижения стоимости приборов измерения расхода для повышения их доступности потребителям.

Литература
ДСТУ 33399 Теплосчетчики. Общие технические условия. Киев: Госстандарт Украины.

Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества. Л.: Машиностроение, 1989.

Киясбели А. Ш. и др. Частотновременные ультразвуковые расходомеры и счетчики. М.: Машиностроение, 1984.

Писарец А. В. Анализ современного состояния вихревых средств измерения количества вещества. Сборник трудов международной научнотехнической конференции «Приборостроение – 2001» // Вестник Черкасского инженернотехнологического института. 200 С. 53–56.